臺灣博碩士論文加值系統

林口長庚質子中心目前使用雙照野技術治療左側乳癌，但有研究顯示，使用單照野平行於病患呼吸運動方向設計單照野治療射束 (En face beam)，能夠有效減少由呼吸所造成的治療不確定性。因此本研究目的意欲探討在單照野與雙照野治療下之三維及四維劑量差異，藉由比較此兩種劑量差異，可以進一步評估現行質子治療計劃方式與單照野治療的可行性。本研究使用12位曾於林口長庚接受左側乳癌質子治療之病患，依臨床雙照野技術計劃重新設計新的單照野治療計劃，並將12位病患的單/雙照野治療計劃進行三維劑量 (3D dose) 以及四維劑量 (4D dose) 的比較分析。本研究使用四維動態劑量評估系統 (包括CERR與DIRART兩項研究軟體) 進行四維劑量計算，將呼吸位移所造成的不確定性加以評估以得到較真實的劑量分佈。在統計分析方法上使用無母數統計 (Nonparametric Statistics) 中常用魏克森符號等級檢定法 (Wilcoxon Signed-Rank Test) 進行同一病患單/雙照野技術和三/四維劑量差異的量化分析以評斷不同比較間的差異是否具統計上的意義。本研究結果顯示，與現行林口長庚質子中心所使用之雙照野治療技術相比，不論是在三維劑量或是四維劑量下，使用En face beam之治療技術能夠達到與雙照野治療技術相同或是更好的劑量分佈，且在三維劑量與四維劑量分佈上皆存在顯著差異。因此，使用單照野治療技術治療乳癌質子病患是可行的。

The two-field technique is currently used to treat left sided breast cancer in the proton center of the Chang Gung Memorial Hospital. But studies have shown that using the En face single-field technique with field direction parallel to the patient’s respiratory motion can effectively reduce uncertainty caused by breathing. Therefore, the purpose of this study is to investigate 3D & 4D dose difference between the single-field and the two-field technique to evaluate feasibility of replacing current two-field patient treatment plans by the single-field plans. 12 patients with left sided breast cancers in the proton center of the Chang Gung Memorial Hospital were included in this study. For individual patient, a new En face single-field treatment plan was designed in addition to the existing two-field treatment plan, 3D and 4D dose distribution were obtained for the single and the two-field plans respectively. This study used the 4D dose evaluation system developed previously (involving the CERR and DIRART two research software) to calculate patient’s 4D dose which represents more realistic dose distribution and to assess treatment uncertainty due to respiratory motion. This study also used the Wilcoxon Signed-Rank Test, a non-parametric statistics test, to quantitatively analyze statistical significance of difference between the single and the two-field techniques as well as that between the 3D and the 4D doses. Results of this study showed that comparing to the current two-field technique in the CGMH proton center, the En face single-field technique can achieve the same or better dose distribution whether in 3D or 4D doses. In addition, statistically significant dose differences were also found between the 3D and the 4D doses. Therefore, this study concludes that it is feasible to treat left sided breast cancer using the En face single-field treatment technique.

目錄
指導教授推薦書
口試委員會審定書
誌謝 iii
中文摘要 iv
英文摘要 v
目錄 vi
圖目錄 viii
表目錄 ix
第一章、 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 質子乳癌治療 4
1.3 質子治療不確定性 6
1.4 三維劑量與四維劑量計劃 8
1.5 研究目的 10
第二章、 研究工具 11
2.1 放射治療計劃系統 (Eclipse) 11
2.2 放射治療運算環境軟體 (CERR) 13
2.3 形變影像對位及最適化放射治療軟體 (DIRART) 16
第三章、 研究方法 19
3.1 實驗流程 19
3.2 病患選擇 22
3.3 病患定位 24
3.4 三維劑量計劃 (3D dose plan) 25
3.5 四維劑量計劃 (4D dose plan) 28
3.6 三維劑量計劃與四維劑量計劃之差異評估 30
第四章、 結果與討論 33
4.1 雙照野技術下三維劑量計劃與四維劑量計劃之差異評估結果 33
4.2 單照野技術下三維劑量計劃與四維劑量計劃之差異評估結果 40
4.3 雙照野及單照野技術之三維劑量差異評估結果 47
4.4 雙照野及單照野技術之四維劑量差異評估結果 52
4.5 不同照射技術下CTV之三/四維DVH差異評估比較 58
第五章、 結論 60
參考文獻 62

圖目錄
圖 1 1 Bragg peak / SOBP示意圖[1] 1
圖 1 2 擾動式 (wobbling) 掃描技術[3] 3
圖 1 3 筆尖式 (pencil beam) 掃描技術[3] 3
圖 2 1 Eclipse 使用者介面 12
圖 2 2 DICIM-RT / RTOG輸入CERR介面 13
圖 2 3 CERR 使用者介面 14
圖 2 4 CERR功能：產生劑量-體積直方圖 (DVH) 15
圖 2 5 DIRART工作流程[15] 17
圖 2 6 DIRART使用者介面 18
圖 3 1 四維電腦斷層 (4DCT) 示意圖 20
圖 3 2 實驗流程 21
圖 3 3 病患呼吸方向與射束設置方向示意圖 26
圖 3 4 En face beam 示意圖 26
圖 3 5 四維劑量評估流程圖 29
圖 4 1 雙照野技術下三維與四維劑量之劑量-體積直方圖(DVH) 39
圖 4 2 單照野技術下三維與四維劑量之劑量-體積直方圖(DVH) 45
圖 4 3 雙照野及單照野技術下三維劑量之劑量-體積直方圖(DVH) 51
圖 4 4 雙照野及單照野技術下四維劑量之劑量-體積直方圖(DVH) 56
圖 4 5 CTV在單/雙照野技術下三維/四維劑量曲線 59

表目錄
表 3 1 乳癌病患臨床資訊 23
表 3 2 三維及四維劑量差異評估列表 32
表 4 1 雙照野治療計劃劑量資訊 35
表 4 2 雙照野技術下三維及四維劑量資訊 37
表 4 3 Wilcoxon signed-rank test 結果列表 38
表 4 4 單照野計劃劑量資訊 41
表 4 5 單照野技術下三維及四維劑量資訊 43
表 4 6 Wilcoxon signed-rank test 結果列表 44
表 4 7 雙照野及單照野技術之三維劑量差異評估結果 49
表 4 8 Wilcoxon signed-rank test 結果列表 50
表 4 9 雙照野及單照野技術之四維劑量差異評估結果 54
表 4 10 Wilcoxon signed-rank test 結果列表 55

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